双星的演化课件

1、第五章 密近双星的演化 5.1 密近双星的分类5.2 激变变星5.3 X射线双星 5.1 密近双星的分类 1. 洛希瓣和双星分类 (1) Roche势和等势面1864年，法国数学家Roche首先提出计算密近双星系统引力势的简化模型。 方法：考虑在两个互相绕转的天体的引力势中一个检验粒子的运动。 基本假设：1) 每个子星的内部密度分布是球对称的，在动力学上可以认为是质点。2) 两子星以圆轨道绕公共质心运动（潮汐力）。3) 两子星的自转和公转一致（潮汐力）。 在以双星公共质心为原点的共转坐标系中，任意质点的Euler方程是： 其中 Coriolis力 Roche势（包含引力和离心力的贡献） 等势面

2、： (r) = 常数的曲面族 等势面的特点：1) 垂直于本地的有效重力方向，是等压强面和等密度面2) 等势面的形状取决于子星质量比，大小取决于双星距离3) 当r a时，等势面是圆形，圆心在公共质心处4) 当r R时，等势面是圆形，圆心在子星的质心处（物质的运动主要受较近恒星的引力控制） 在 和 处Roche势取极小值 (2) 洛希瓣 (Roche lobe) 临界等势面：同时包络两颗子星并且相接于其间一点（L1）的等势面。 洛希瓣：由临界等势面包围的空间。 在L1（内拉格朗日）点，两颗子星对物质产生的作用力正好相等，Roche势达极大值。 当子星充满洛希瓣后，在内拉格朗日附近的物质处于不稳定状

3、态，受到小扰动就会流向伴星，产生物质交流。 (3) 双星的Kopal分类 根据双星中的一颗或两颗子星是否充满洛希瓣，可以将双星分为 不相接双星 (detached binaries)：两颗子星均未充满洛希瓣，半相接双星 (semidetached binaries)：一颗子星充满洛希瓣，如天琴，相接双星 (contact binaries)：两颗子星均充满洛希瓣，如大熊W。 2. 双星中的物质传输 (1) 星风传输（不相接、半相接双星） 大质量恒星在演化过程中通常有强烈的星风。 (2) 洛希瓣渗溢 (Roche-lobe overflow)（半相接、相接双星） 形成吸积盘 (accretion

4、 disk) 3. 大陵 (Algol) 佯谬 大陵五（英仙）轨道周期2.867天主星：B8型主序星M3.7 M, R3 R伴星：G5型亚巨星，M0.8 M, R3.4 R，已充满洛希瓣(2) 大陵佯谬：质量小的恒星反而演化得快？根据恒星演化理论，质量越大的恒星主序寿命越短，越早进入巨星阶段。 (3) 解释亚巨星子星的前身星是一颗双星系统中质量较大的主序星，它先演化充满洛希瓣。物质传输使得两子星的质量发生逆转。物质传输在初始阶段进行得较快，当两子星的质量相等后进行得较慢。 5.2 激变变星 1. 激变变星 (cataclysmic variables ) 白矮星与红矮星构成的半相接双星。 白矮

5、星通过吸积伴星的物质产生辐射。轨道周期分布在几十分钟至数天，在2至3小时间有一个明显的间隙分类B10M HMXBs are usually X-ray pulsars辐射机制：强磁场吸积流内区截断吸积柱（磁极）束状辐射Low-Mass X-ray BinariesDonor star has late spectral type (A and later), I.e. M1.2M LMXBs are usually X-ray bursters.4U1705-44爆发机制：吸积中子星表面H壳层的失控热核反应.爆发间隔 几小时.爆发能 10-5新星.中子星比白矮星更为致密 表面积小爆发物质量少 表面温度高X射线Black Hole CandidatesPersistent Black Hole Candidates in HMXBsCyg X-1Transient Black Hole Candidates in LMXBsMicroquasarsBHCs with strong radio jets.Superluminal motion.The first galactic superluminal source GRS 1915+105S